JP6012007B2

JP6012007B2 - 照明器具

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Publication number: JP6012007B2
Application number: JP2012081069A
Authority: JP
Inventors: 喜之三宅; 佳代野尻; 和哉須藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: US9252387B2; CN103367657A; US20130256635A1; EP2661154A1; JP2013211179A; CN103367657B

Description

本発明は、発光素子を透光性樹脂で保持した照明器具に関する。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、発光層を陽極及び陰極で挟持させた発光部が透明基板上に形成されたものであり、電極間に電圧印加されたとき、発光層にキャリアとして注入された電子及び正孔の再結合により生成された励起子によって発光する。

ＥＬ素子は、発光層の蛍光物質に有機物を用いた有機ＥＬ素子と、無機物を用いた無機ＥＬ素子に大別される。特に、有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、蛍光物質の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面発光体としての製造が容易であるという特性がある。

ＥＬ素子の平面発光体としての特性を利用したものとして、例えば、矩形状の有機ＥＬパネルの各辺に、これと同形状のサブパネルを回動可能に連結した照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。この照明器具は、サブパネルを回動させてフラット型や箱型といった好みの形態に変形させることにより、照明器具の意匠性を高めることができる。

特開２００８−１８６５９９号公報

ところで、上記特許文献１に記載された照明器具は、発光素子（有機ＥＬ素子）がその発光面を露出させた状態でケースに収容されたＥＬパネルと、このＥＬパネルを支持する連結部等によって支持されている。そのため、照明器具の外形は、ケースと連結部等によって画定され、発光素子自体の形状は照明器具全体の意匠性に寄与していない。

本発明は、上記課題を解決するものであって、発光素子自体の形状特性を活かした意匠性の高い照明器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、平坦な矩形の発光素子と、前記発光素子に接続されて該発光素子に給電するワイヤと、前記発光素子及びワイヤが封入された状態でそれらを一体的に保持する透光性樹脂と、を備えた照明器具であって、前記透光性樹脂は、それ自体が多角形の照明器具本体の外形を成しており、該透光性樹脂の少なくとも１辺の長さが、前記発光素子の長辺の長さの２〜４倍であり、前記発光素子から放射された光を導光し、且つその外表面から出射することを特徴とする。

上記照明器具において、前記透光性樹脂の外表面の一部がフロスト面とされていることが好ましい。

上記照明器具において、前記透光性樹脂は、その外表面から出射される光の配光を制御する配光制御面を有することが好ましい。

上記照明器具において、前記発光素子は、有機発光層を含む有機層と、前記有機層の一方の面に設けられる陽極層と、前記有機層の他方の面に設けられる陰極層と、これらが積層される基板と、を有する面状の有機ＥＬ素子であることが好ましい。

上記照明器具において、前記透光性樹脂の外形が多角形状であり、前記発光素子は平面形状であって前記透光性樹脂の外形を成す一面と平行な状態に該透光性樹脂によって保持されていることが好ましい。

上記照明器具において、前記透光性樹脂の外形が直方体形状であり、前記発光素子は平面形状であって前記透光性樹脂の外形を成す一面に対して所定の角度で傾斜した状態に該透光性樹脂によって保持されていることが好ましい。

上記照明器具において、前記透光性樹脂の角部がＲ状に面取りされていることが好ましい。

上記照明器具において、前記ワイヤの一部は、前記透光性樹脂の外形の一辺と平行な状態で前記透光性樹脂によって保持されていることが好ましい。

上記照明器具において、前記透光性樹脂の外形が略球形状であることが好ましい。

上記照明器具において、前記陽極層及び陰極層は、いずれも透光性を有することが好ましい。

上記照明器具において、前記発光素子を複数備えることが好ましい。

本発明によれば、発光素子を保持する透光性樹脂自体が照明器具本体の外形を成しているので、光源である発光素子が透光性樹脂中に浮いたような状態で見え、発光素子自体の形状特性を活かした高い意匠性を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る照明器具の斜視図。（ａ）は同照明器具の上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図。同照明器具に用いられるＥＬ素子の概略構成を示す側断面図。（ａ）乃至（ｄ）は同照明器具の製造手順を説明するための正面図。（ａ）（ｂ）は上記製造手順の別の例を説明するための正面図。（ａ）乃至（ｃ）は上記製造手順の更に別の例を説明するための正面図。（ａ）は上記実施形態の変形例に係る照明器具の正面図、（ｂ）は側面図。上記実施形態の別の変形例に係る照明器具の斜視図。（ａ）は同照明器具の上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図。（ａ）乃至（ｃ）は同照明器具の製造手順を説明するための側面図。（ａ）は上記実施形態の更に別の変形例に係る照明器具の斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は裏面図。（ａ）は上記実施形態の更に別の変形例に係る照明器具の上面、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は裏面図。（ａ）は上記実施形態の更に別の変形例に係る照明器具の上面、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は裏面図。

本発明の一実施形態に係る照明器具について、図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態の照明器具１は、発光素子２と、この発光素子２に接続されて発光素子２に給電するワイヤ３と、発光素子２及びワイヤ３を一体的に保持する透光性樹脂４と、を備える。透光性樹脂４は、それ自体が照明器具１本体の外形を成しており、発光素子２から放射された光を導光し、且つその外表面から出射する。本実施形態の照明器具１は、棚やテーブル等の上に据え置かれるインテリアスタンドとして用いられる。

透光性樹脂４は、その外形が多角形状（本例では６面体）である。この透光性樹脂４は、対峙する２面（説明上、正面４１及び背面４２という）が略正方形になるように、これらを接続する上面４３、側面４４及び底面４５の４面が、正面４１又は背面４２の一辺より小さくなるように形成されている。また、上面４３と側面４４との角部、及び側面４４と底面４５との角部は、夫々円弧状に面取りされている。発光素子２は、発光面が平坦な矩形の有機ＥＬ素子であり、透光性樹脂４の外形を成す底面４５と平行な状態で、その発光面が上面４３と対向するように保持されている。発光素子２の保持位置は、透光性樹脂４の幅方向ではその略中央、高さ方向では上面４３よりも底面４５に近い位置とされる。透光性樹脂４の正面寸法は、発光素子２の長辺の長さよりも長く、２〜４倍であることが好ましい。発光素子２の発光出力次第で、透光性樹脂４の奥行き寸法は、発光素子２の短辺の長さよりも長ければよい。

ワイヤ３は、発光素子２の端部から底面４５と平行な方向に所定長さ伸び、その先が側面４４と底面４５との角部に向かって屈曲した状態となるように透光性樹脂４によって保持され、発光素子２との接続端部と反対側の端部が透光性樹脂４から露出している。ワイヤ３には、銅等の導電性の高い金属線が用いられ、ワイヤ３自体は絶縁性樹脂等によって被覆されていないものが用いられる。

図３に示すように、発光素子２は、有機発光層を含む有機層２１と、有機層２１の一方の面に設けられる陽極層２２と、有機層２１の他方の面に設けられる陰極層２３と、これらが積層される基板２４と、を有する平面状の有機ＥＬ素子である。有機層２１、陽極層２２及び陰極層２３は、各電極取出し部（不図示）を除き、銅箔等の封止材２５によって被覆されている。上記電極取出し部に、ワイヤ３が電気的に接続される。

有機層２１は、有機発光材料を含む発光層に加えて、発光層に正孔を注入する正孔注入層、電子を注入する電子注入層、これら注入層に夫々正孔又は電子を輸送する各輸送層等を備える。発光層は、所望の白色光を発光させ得る有機蛍光材料が用いられ、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及びこれらの発光性化合物から成る基を分子構造の一部に有する化合物、高分子材料、各種蛍光色素の混合材料等が用いられる。

有機層２１は、陽極層２２の表面に上述した各層を構成する有機材料を、例えば、真空蒸着法により成膜及びパターニングすることによって形成される。なお、有機層２１を構成する各層は、複数の異なる材料を混合又は更に積層されたものであってもよく、これら複数層の間に、例えば、電位を調整するためのバッファ層を介在させてもよい。

陽極層２２は、有機層２１に正孔を注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、導電性化合物又はこれらの混合物から成る電極材料が用いられる。特に、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透光性の導電材料が好ましい。陽極層２２は、これらの電極材料を、基板２４の表面に、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により成膜及びパターニングすることによって形成される。

陰極層２３は、有機層２１に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、導電性化合物又はこれらの混合物から成る電極材料が用いられる。特に、リチウム、アルミニウム、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀混合物、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物等の反射性の導電材料が好ましい。陰極層２３も陽極層２２と同様の方法により形成される。なお、本例では、発光素子２として、陽極層２２が透光性を、陰極層２３が反射性を有し、片面が発光面である有機ＥＬ素子を用いた構成を説明するが、陽極層２２及び陰極層２３の両方が透光性を有し、両面が発光面である有機ＥＬ素子を用いることもできる。片面発光の有機ＥＬ素子は、棚やテーブル等に据え置かれ、主として透光性樹脂４の上面４３側へ光を照射する照明器具１に好適に用いられる。一方、両面発光の有機ＥＬ素子は、側周面の４方に光を照射する、例えば、天井吊下式又は壁面取付型等の照明器具１に好適に用いられる。

基板２４は、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等の透光性ガラス、又は透光性樹脂材料等から成り、例えば、矩形状に形成されている。基板２４の光出射面には、好ましくは、基板２４からの光取り出し効率を向上させるため、微細な凹凸を有する光取出し膜が設けられる。また、基板２４には、可撓性を有する材質のものが用いられてもよい。

次に、照明器具１の製造手順を、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、所定の箱形状の枠体５（例えば、金型）内に、発光素子２及びワイヤ３を固定した状態で、この枠体５内に透光性樹脂４を構成する透明材料４０を注入する。透明材料４０は、有機層２１の有機材料の材料特性を低下させないように、融点が１００℃以下で、室温で硬化する透明樹脂、例えば、アクリル樹脂やポリスチレン等が好適に用いられる。次に、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、枠体５内に透明材料４０を充填して、樹脂が完全に硬化した後、硬化した透光性樹脂４を枠体５から取り出す。このようにして、発光素子２及びワイヤ３が透光性樹脂４に封入される。この製造手順は、発光素子２を所定の高さ位置で保持できる所定の強度を有するワイヤ３を用いた場合に、好適に用いられ、後述する製造手順に比べて、継ぎ目の無いクリアな透光性樹脂４を得ることができる。

そして、図４（ｄ）に示すように、上面４３と側面４４との角部、及び側面４４と底面４５との角部を夫々円弧状に面取りするように切削加工が行われる。側面４４と底面４５との角部が切り取られるとき、この角部に向けて伸びていたワイヤ３の一部も樹脂と共に切り取られる。ワイヤ３自体は絶縁性樹脂等によって被覆されていないので、上記切削加工により、ワイヤ３の給電用端部が透光性樹脂４から露出する。また、上面４３、側面４４及び底面４５は、フロスト加工が行なわれる。なお、円弧状に切り取られた各角部の表面は、研磨しない限り自ずとフロスト面となる。透光性樹脂４は、上記手順で形成されることにより、それ自体が照明器具１本体の外形を成す。上記給電用端部には導線（不図示）が半田等により接合され、この導線が発光素子２を点灯駆動するための回路基板及び電源回路に接続される。

次に、照明器具１の別の製造手順について、上述した図４に加えて図５を参照して説明する。この製造手順では、図５（ａ）に示すように、所定の台形形状に形成された透光性を有する樹脂部材４０ａを枠体５内に配置し、更に、樹脂部材４０ａの上底部に発光素子２を、樹脂部材４０ａの斜辺部にワイヤ３を配し、この状態で、枠体５内に透明材料４０を充填する。樹脂部材４０ａは、透明材料４０と同じ樹脂材料又は透明材料４０と屈折率が実質的に等しい樹脂材料によって形成されている。透明材料４０が硬化すると、樹脂部材４０ａと一体化され、図５（ｂ）に示すように透光性樹脂４が得られる。その後の手順は、図４（ｃ）（ｄ）を参照して説明した手順と同様である。この製造手順は、ワイヤ３に発光素子２を保持する強度が無い場合に、好適に用いられる。

次に、照明器具１の更に別の製造手順について、上述した図４に加えて図６を参照して説明する。この製造手順では、図６（ａ）に示すように、上記手順と同様の、所定の台形形状に形成された透光性を有する樹脂部材４０ａを用意し、樹脂部材４０ａの上底部に発光素子２を、樹脂部材４０ａの斜辺部にワイヤ３を配する。そして、発光素子２及びワイヤ３と共に樹脂部材４０ａ上に透明材料４０を塗布する。次に、図６（ｂ）に示すように、発光素子２及びワイヤ３を配した樹脂部材４０ａに対応する形状面を有する樹脂部材４０ｂを用意し、透明材料４０をバインダとして樹脂部材４０ａと樹脂部材４０ｂとを接合する。図６（ｃ）に示すような、側面４４に垂れ流れた透明材料４０は、上述した角部の切削加工時又はフロスト加工時に除去される。その後の手順は、図４（ｄ）を参照して説明した手順と同様である。この製造手順は、発光素子２を基板２４が硬質材料から形成されていて、透明材料４０の硬化時の応力変化によって割れ易い場合に、好適に用いられる。

このように構成された照明器具１は、ワイヤ３を介して発光素子２への給電がなされると、発光素子２から光が放射される。透光性樹脂４は、発光素子２から放射された光を導光し、透光性樹脂４内の導波光は、その内表面に入射する。この内表面に対する入射角が臨界角よりも小さい光は、透光性樹脂４外に出射され、内表面に対する入射角が臨界角よりも大きい光は全反射されて再び透光性樹脂４内の導波光となる。上面４３、側面４４及び底面４５、円弧状に切り取られた各角部は、フロスト加工が行なわれているので、正面４１及び背面４２に比べて、光が出射し易い。その結果、照明器具１は、発光素子２の点灯時には、上面４３、側面４４及び底面４５から光が放射されるので、透明な物体から光が放射されるという幻想的な照明演出を行なうことができる。また、正面４１及び背面４２からは、光源である発光素子２が透光性樹脂４中に浮いたような状態で見え、発光素子２自体の形状特性を活かした高い意匠性を得ることができる。

また、照明器具１は、ワイヤ３の一部が透光性樹脂４の外形の一辺と平行な状態で透光性樹脂４によって保持されている。つまり、ワイヤ３が透光性樹脂４内で直線的に配されるので、ワイヤ３自体が照明器具１にスタイリッシュな意匠性を付与する。更に、照明器具１は、発光素子２及びワイヤ３が透光性樹脂により封入された状態となるので、発光素子２の封止性能が高まる。特に、図４（ｄ）に示したように、透光性樹脂４の角部を切削加工することでワイヤ３の端部を露出させれば、ワイヤ３の配線箇所から発光素子２へ水や空気が侵入する虞は殆ど無い。そのため、照明器具１は、例えば、水中に沈めることもでき、従来にない照明演出を行なうことができる。

次に、上記実施形態の更に変形例に係る照明器具について、図７を参照して説明する。この変形例に係る照明器具１は、発光素子２を複数（図例では２個）備える。発光素子２の発光面は、互いに反対側を向くように配置されていることが好ましい。この変形例によれば、複数の発光素子２を用いることにより、照明器具１の外形（透光性樹脂４）が大型化したときに、その外表面から出射される光の輝度低下を抑制することができる。

次に、上記実施形態の更に別の変形例に係る照明器具について、図８乃至図１０を参照して説明する。図８及び図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、この変形例における透光性樹脂４は、外形が直方体形状である。この透光性樹脂４は、対峙する２面（上面４３及び底面４５）が正方形になるように、これらを接続する正面４１、側面４４及び背面４２の４面が、上面４３及び底面４５と夫々交わる辺を短辺とする長方形に形成されている。

発光素子２は、図示したように、透光性樹脂４の幅方向ではその略中央、高さ方向では底面４５よりも上面４３に近い位置に、透光性樹脂４の外形を成す正面４１に対して所定の角度で傾斜した状態に透光性樹脂４によって保持されている。本例では、発光素子２の発光面が下向きに傾斜している。

また、透光性樹脂４は、正面４１において、その外表面から出射される光の配光を制御する配光制御面４６を有する。配光制御面４６は、透光性樹脂４の正面４１に掘り込み形成された凹部４６ａと、発光素子２の発光面に対向するレンズ部４６ｂと、を備える。レンズ部４６ｂは、発光素子２の光放射方向に凸形状の凸レンズである。

本変形例に係る照明器具１の加工手順について、図１０を参照して説明する。本変形例に係る照明器具１においても、発光素子２及びワイヤ３を透光性樹脂４に保持させる手順は、上記実施形態と同様である。一方、本変形例においては、図１０（ａ）に示すように、予め、最終的に製造される照明器具１の高さよりも高くなるように、透光性樹脂４を作製する。そして、ワイヤ３の端部と共に透光性樹脂４の下部を削り、図１０（ｂ）に示すように、底面４５を作製する。こうすれば、上記実施形態と同様に、封止性能が高く、且つワイヤ３を露出させることができる。また、切削面（底面４５）は、フロスト面となるので、ワイヤ３の端部に導線が接続されても、この導線が透光性樹脂の正面４１や側面４４等から見え難くなり、照明器具１の見栄えを良くすることができる。

また、本変形例によれば、配光制御面４６が発光素子２の発光面から放射された光を集光し、照明器具１の載置面の所定領域に光を照射するので、照明器具１をタスクスタンドに適用することができる。

更に、透光性樹脂４等の形状には様々なバリエーションがあり、これら変形例に係る照明器具について、図１１乃至図１３を参照して説明する。ここでは３例を示す。まず、図１１（ａ）乃至（ｅ）に示す変形例は、透光性樹脂４を略球形状としたものである。また、本例の照明器具１では、発光素子２の発光面が斜め上方を向いた状態に透光性樹脂４によって保持されている。なお、ワイヤ３の給電用端部に台座（不図示）が設けられ、この台座に発光素子２を点灯駆動するための回路基板等が収容される。次に、図１２（ａ）乃至（ｄ）に示す変形例は、透光性樹脂４が扁平な箱形状であり、各角部がＲ状に面取りされているものである。発光素子２は接地面に平行に配されている。図１３（ａ）乃至（ｄ）に示す変形例は、図１２（ａ）乃至（ｄ）に示す変形例は、図１２に示した変形例において上面を円形としたものである。また、発光素子２も円形とされている。これらの変形例に係る照明器具１は、その外形が丸みを帯びているので、温かみを感じられるインテリア照明として好適に用いられる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限られることなく種々の変形が可能である。上述した実施形態及び変形例では、透光性樹脂４の外形がいずれも６面体であるが、４面体又は６面以上の多面体であってもよく、また、球形状、半球形状であってもよい。また、図１に示した構成において、フロスト加工は、上面４３等だけでなく、例えば、正面４１又は背面４２の一部に行なわれてもよい。このとき、フロスト加工された箇所によって図形や文字を描くこともできる。こうすれば、その箇所から光が放射されるので、照明器具１の装飾性が高まる。更に、透光性樹脂４を構成する透明材料に染料や蛍光材料を添加してもよい。

１照明器具
２発光素子（有機ＥＬ素子）
２１有機層
２２陽極層
２３陰極層
２４基板
３ワイヤ
４透光性樹脂
４６配光制御面

Claims

平坦な矩形の発光素子と、前記発光素子に接続されて該発光素子に給電するワイヤと、前記発光素子及びワイヤが封入された状態でそれらを一体的に保持する透光性樹脂と、を備えた照明器具であって、
前記透光性樹脂は、それ自体が多角形の照明器具本体の外形を成しており、該透光性樹脂の少なくとも１辺の長さが、前記発光素子の長辺の長さの２〜４倍であり、前記発光素子から放射された光を導光し、且つその外表面から出射することを特徴とする照明器具。
前記透光性樹脂の外表面の一部がフロスト面とされていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
前記透光性樹脂は、その外表面から出射される光の配光を制御する配光制御面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明器具。
前記発光素子は、有機発光層を含む有機層と、前記有機層の一方の面に設けられる陽極層と、前記有機層の他方の面に設けられる陰極層と、これらが積層される基板と、を有する面状の有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明器具。
前記透光性樹脂の外形が多角形状であり、前記発光素子は平面形状であって前記透光性樹脂の外形を成す一面と平行な状態に該透光性樹脂によって保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明器具。
前記透光性樹脂の外形が直方体形状であり、前記発光素子は平面形状であって前記透光性樹脂の外形を成す一面に対して所定の角度で傾斜した状態に該透光性樹脂によって保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明器具。
前記透光性樹脂の角部がＲ状に面取りされていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の照明器具。
前記ワイヤの一部は、前記透光性樹脂の外形の一辺と平行な状態で前記透光性樹脂によって保持されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明器具。
前記透光性樹脂の外形が略球形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明器具。
前記陽極層及び陰極層は、いずれも透光性を有することを特徴とする請求項４に記載の照明器具。
前記発光素子を複数備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の照明器具。